復合土工膜防滲施工接縫加固方法

蔣學行，李翠玲，李娟，李曉紅

（1.河南省水利科學研究院，河南 鄭州 450003；2.河南沃特工程材料有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引言

聚乙烯復合土工膜具有質量輕、強度高、無毒、價廉等優點，被廣泛應用于各類防滲工程中。在復合土工膜防滲施工中，接縫處理是施工最為重要的工序。若接縫不當，則將成為防滲系統的薄弱區，接縫質量控制是防滲施工質量控制的關鍵之一，直接影響整體防滲效果和工程質量。

復合土工膜出廠時一般預留施工接縫，接縫處的聚乙烯膜與無紡布是分離的。目前施工中，接縫大都采用膜與膜雙縫焊接，非織造土工布之間縫合的方法見圖1所示。由于目前使用的PE防滲膜普遍較薄，現場受風力、濕度、電壓、塵土、基層平整度、坡度等多種因素的影響，膜焊接后存在燒洞、局部粘接強度過低等現象，尤其是0.3 mm以下的膜焊接質量非常差，現場采用熱焊槍修補效果并不理想。接縫處的土工布與防滲膜之間是脫離的、松弛的，試驗測得接縫強度僅為復合土工膜母材強度的20%～40%，達不到應用技術規范SL/T 225—98《水利水電工程土工合成材料應用技術規劃》中不低于80%的技術要求。針對目前復合土工膜接縫焊接縫合法存在的缺陷，研究接縫的加固方法對于提高防滲工程質量具有重要的意義。

圖1 PE膜雙縫焊接，土工布縫合接縫示意圖

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗選用兩布一膜型PE復合土工膜，PE膜厚0.30 mm，上下層為長絲非織造土工布，各重150 g/m2。其主要技術指標見表1。

表1 復合土工膜性能指標

接縫加固選用KS熱熔膠黏劑（簡稱KS膠），粘接防滲膜技術指標見表2。

表2 KS熱熔膠黏劑粘接技術指標

1.2 試驗方法

為便于接縫與母材力學性能對比，評價接縫效果，按照GB/T 15788—2005《土工布及其有關產品寬條拉伸試驗》的試驗方法測定接縫拉伸斷裂強度。在直徑200 mm抗滲儀上，按GB/T 19979.1—2005《土工合成材料防滲性能第1部分：耐靜水壓的測定》標準測定接縫處耐靜水壓力；以900 ml/min進水速度測定接縫處水脹破壓力。

2 接縫加固方法

1）先將緊鄰預留接縫處膜與土工布之間結合不牢固的母材膜布剝離，這是母材的強度薄弱部位（可能是膜與土工布熱合過程中，粘接不牢造成的）。見圖2、圖3中A部位。

2）預留接縫中膜雙縫焊接后，采用KS熱熔膠黏劑將膜與土工布、土工布與土工布粘合成一體。見圖2、圖3。

圖2 膜焊接，膜與上部土工布、土工布與土工布之間KS膠粘合接縫示意圖

圖3 膜焊接，膜與上下土工布、土工布與土工布之間KS膠粘合接縫示意圖

3 試驗結果及分析

3.1 接縫強度試驗結果

按照上述試驗方法測定了接縫、加固后的接縫以及母材的斷裂強度，結果見表3。

從表3可以看出接縫實施加固措施后，效果是顯著的。膜焊接、膜與上部土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合的接縫方法比膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫法斷裂強度提高159%，達到母材強度的70%；膜焊接，膜與上下土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合的接縫方法比膜焊接、膜上部土工布縫合接縫法斷裂強度提高257%，達到母材強度的97%，斷裂點發生在A處。接縫強度達到不低于母材強度80%的技術要求。

表3 復合土工膜不同接縫方式接縫斷裂強度

試驗繪出了母材、不同接縫方式拉伸應力應變曲線，見圖4所示。

圖4 母材及不同接縫方式拉伸應力應變曲線

圖中：①為母材的拉伸應力應變曲線；②為膜焊接、上部土工布縫合后接縫拉伸應力應變曲線；③為膜焊接后、膜與上部土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合加固后接縫拉伸應力應變曲線；④為膜焊接后、膜與上下部土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合加固后接縫拉伸應力應變曲線。

圖4中曲線②的第一個峰值為防滲膜拉伸屈服點，第二個峰值為防滲膜斷裂點，第三個峰值為縫合土工布斷裂點。在第二個峰值時測定的強度應為接縫的斷裂強度，在第二個峰值后，防滲膜已斷裂失去防滲功能，在第三個峰值時測定的極限強度不能為接縫的斷裂強度。

3.2 抗滲性能試驗結果

按照上述試驗方法測定了接縫、加固后的接縫以及母材的抗滲性能，試驗結果見表4所示。

從表4中可以看出，不同強度的接縫和母材均可以達到0.6 MPa靜水壓下不滲漏。在試驗中試件背水面設置有孔徑3 mm的墊板，細孔墊板的支撐作用致0.6 MPa靜水壓下抗滲性能表現不出差異，難以反映出真實的抗滲性能。

表4 耐靜水壓力與脹破壓力試驗結果

表4中脹破壓力是在無墊板無支承情況下測定的，可以真實地反映出復合土工膜抗滲強度的相對大小。從表4中可以看出目前工程常用的膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫方法接縫抗滲強度僅為母材抗滲強度的36%，采用KS膠加固后的接縫抗滲強度超過母材抗滲強度。主要原因：一方面接縫處膜與土工布粘結成一體，KS膠層又具有一定的厚度，可使接縫抗滲強度大大提高；另一方面預留接縫處防滲膜厚度高于母材體內膜的厚度；工廠在復合土工膜生產過程中膜沒受高溫老化及輥壓破壞的影響。

4 結語

1）目前復合土工膜采用的膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫方法，接縫處斷裂強度和抗滲性能與母材相比偏低，接縫成為復合土工膜防滲系統中最薄弱的部位，接縫存在的問題要引起重視。提高復合土工膜施工中接縫的強度和抗滲性能，有利于確保防滲工程的系統性和整體性，提高工程質量。

2）在試驗研究的基礎上，提出了膜焊接后、膜與土工布、土工布與土工布之間用KS熱熔膠黏劑粘合加固的接縫方法是可行的，接縫強度達到了《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》要求，同時修補了膜焊接后的缺陷，提高了接縫抗滲性能。

3）試驗研究中發現有些復合土工膜預留接邊與母材相鄰部位的強度會遠遠低于母材的強度。建議復合土工膜生產廠家改進生產工藝，提高該部位膜與布的結合強度。

4）上述復合土工膜接縫加固方法已在鄭州市世紀歡樂園人工湖復合土工膜防滲施工中推廣應用，該人工湖運行8年，收到了較理想的效果，另外在南水北調中線干渠防滲等工程中得以推廣應用。實踐證明該方法易于現場操作，施工速度快，粘接強度高，接縫防滲效果好。

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